NO329968B1

NO329968B1 - Anordning og fremgangsmate for kompaktering av silisiumpulver

Info

Publication number: NO329968B1
Application number: NO20074225A
Authority: NO
Inventors: Per Kristian Egeberg
Original assignee: Silansil As
Priority date: 2007-08-17
Filing date: 2007-08-17
Publication date: 2011-01-31
Also published as: NO20074225L; US20110018159A1; JP2010536690A; EP2188213A1; EP2188213A4; US8418605B2; WO2009025559A1; JP5508267B2

Abstract

Det er tilveiebrakt en anordning for kompaktering av silisiumpulver i en reaktor for å minimere oksidering av silisiumet, hvilken kompaktering delvis skjer ved å benytte trykkfallet over et filter (2) for utgangsgasser fra reaktoren, idet silisiumpulveret føres langs en kanal (10) mot en utgang (1) av en reaktor. Kompakteringen skjer i tillegg mekanisk ved hjelp av i det minste et stempel (3) anordnet i en gassutgang (1), idet filteret (2) fordelaktig er anordnet på stempelet (3) og at filteret (2) er permeabelt for gassene, men samler opp pulveret. Det er videre tilveiebrakt en fremgangsmåte for kompaktering av silisiumpulver ved hjelp av en anordning som beskrevet ovenfor.

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en anordning og fremgangsmåte for kompaktering av silisiumpulver. Mer spesifikt vedrører oppfinnelsen en anordning og en fremgangsmåte som respektivt angitt i ingressen av kravene 1 og 11.

Termisk dekomponering av silan (SiH4) er en etablert fremgangsmåte for produksjon av silisium av solcellekvalitet. Dekomponeringen foregår på allerede eksisterende silisium-overflater, enten på Si-staver i en Siemens reaktor eller på Si-partikler i en fluidized bed-reaktor.

Av tidligere kjent teknikk innen området kan nevnes FR A 2591412, WO Al 2005/054130, samt WO Al 2005/118474.

Dekomponering i gassfase i en free space-reaktor er utfordrende fordi store deler av produktet består av svært små Si-partikler (støv), med en tetthet på ca. 50 g/L. Dette stø-vet har et svært stort overflate/volum-forhold, og er utsatt for oksidasjon og forurensing. Oksidlaget gjør det vanskelig å smelte pulveret.

Det er derfor behov for en anordning og fremgangsmåte til å kompaktere pulveret med som ikke forurenser pulveret, eller utsetter det for oksygen.

Ovennevnte problem søkes løst med en anordning og en fremgangsmåte som respektivt angitt i karakteristikken til kravene 1 og 11.

Fordelaktige utførelsesformer av oppfinnelsen fremgår av de uselvstendige krav.

Oppfinnelsen er nærmere beskrevet i det etterfølgende, med henvisning til de medfølg-ende tegninger og de vedlagte krav, der

Figur 1 er et prinsippriss av en første utførelsesform av en anordning i henhold til oppfinnelsen, og

figur 2 er et prinsippriss av en andre, alternativ utførelsesform av oppfinnelsen.

Hovedideen som ligger til grunn for oppfinnelsen er at for å unngå forurensing av silisiumpulveret og kontakt med oksygen foregår kompakteringen av dette fordelaktig inne i reaktoren der pulveret dannes. Kompakteringen av pulveret skjer delvis ved å benytte trykkfallet over et filter for utgangsgassene fra reaktoren, supplert av mekanisk kompaktering ved hjelp av ett eller flere stempler anordnet i ovennevnte filterutgang.

Med henvisning til figur 1 er det vist en første utførelsesform av oppfinnelsen, Silisiumpulveret føres langs en kanal 10 mot en utgang 1 av en reaktor med gasstrømmen, slik det er antydet med piler. Pulveret samles opp på et filter 2 anordnet på et stempel 3, idet filteret 2 samler opp partiklene, men er permeabelt for gassen.

Etter at det er samlet opp en gitt mengde partikkelstøv på filteret 2 anordnet på stempelet 3 skyves et motsatt aksialt anordnet stempel 4 mot stempelet 3 for å kompaktere pulveret mellom stempelet 3 og stempelet 4, idet stemplene 3,4 er anordnet i en felles, rett kanal 5 anordnet i en vinkel i forhold til kanalen 10.

Det kompakterte pulveret transporteres deretter til en digel eller utskiftbar beholder 6 ved å skyve stempelet 3 innover i kanalen 5 samtidig som stempelet 4 trekkes tilbake i kanalen 5 og til utgangsposisjon. Beholderen 6 er tilknyttet kanalene 5,10 via en vertikal kanal 7 som fordelaktig er anordnet i en vinkel i forhold til kanalen 5 og utenfor den partikkelførende gasstrømmen til utgangen 1, og det kompakterte pulveret faller således ned i beholderen 6 via kanalen 7 ved gravitasjonens virkning. Den utskiftbare beholderen 6 er fordelaktig utstyrt med et spjeld 8 og en ikke vist gassluse slik at beholderen 6 kan byttes ut uten å endre atmosfæren i reaktoren eller i beholderen 6.

En andre utførelsesform vist i figur 2 er en videreutvikling av den første utførelsesfor-men vist i figur 1, og like eller liknende deler eller komponenter har, som det fremgår av figurene, like henvisningstall.

Utførelsesformen i figur 2 er tilveiebrakt for å forhindre en tilstopping eller for stor re-duksjon av permeabiliteten til filteret 2 grunnet oppsamlet pulver, og skiller seg hoved-sakelig fra utførelsesformen vist i figur 1 ved at det er tilveiebrakt en omløpskanal eller by-pass 9 for utskilling av store partikler eller partikkelagglomerater, idet det i kanalen 10 er anordnet en sikt 11 som i strømningsretningen er etterfulgt av et hulfiberfllter 12. Omløpskanalen 9 er anordnet i en vinkel, fordelaktig ca. 90°, i forhold til kanalen 10, og med sikten 11 i det vesentlige i flukt med kanalens 10 innervegg, idet det i en blindende av kanalen 9 er anordnet et stempel 14 for skraping av store partikler eller agglomerater vekk fra overflaten av sikten 11, gjennom et gasstett spjeld 15 motsatt anordnet i inn-gangen til omløpskanalen 9, hvoretter nevnte store partikler eller partikkelagglomerater fortsetter ned langs omløpskanalen 9, ut i kanalen 5 og til filteret 2 anordnet på stempe let 3. De små partiklene føres til det samme filteret 2 gjennom sikten 11, gjennom hulfiberfilteret 12 og forøvrig i det vesentlige som for den første utførelsesformen, beskrevet ovenfor. Stempelet 3, til hvilket filteret 2 er anordnet fører så de små og store partiklene sammen opp gjennom kanalen 5, gjennom kanalen 7 og til beholderen 6.1 utførelsesfor-men vist i figur 2 er det anordnet to separate gassutganger; én i form av utgangen 1 i tilknytning til filteret 2 og én ytterligere i form av en utgang 13 i tilknytning til hulfiberfilteret 12.

I ovennevnte utførelsesform har sikten 11 til hensikt å beskytte hulfiberfilteret 12, mens det gasstette spjeldet 15 har til hensikt å stenge av omløpskanalen 9 når stempelet 14 ikke er i operasjon, slik det vil fremgå for fagmannen i lys av beskrivelsen.

En ytterligere, ikke vist, tenkelig utførelsesform kan sies å være en mellomting mellom de to ovenfor beskrevne utførelsesformer, idet det i kanalen 10 til den første utførelses-formen bare er tilføyd et hulfiberfilter 12 uten noen omløpskanal eller by-pass 9. Innled-ende forsøk viser imidlertid at det i tillegg til pulveret dannes agglomerater av pulver, slik at en slik utførelsesform i praksis kan være mindre aktuell.

Den foreliggende oppfinnelse skal bare anses begrenset av kravene, idet fagmannen i lys av beskrivelsen vil innse at mange modifikasjoner er mulige innenfor omfanget av oppfinnelsen. For eksempel kan stempelet 4 tenkes utelatt og kompakteringen av silisiumpulveret avsatt på filteret 2 skje ved at stempelet 3, på hvilket filteret 2 er anordnet føres mot en vegg av kanalen 7.

Claims

1. Anordning for kompaktering av silisiumpulver i en free space reaktor for å minimere oksidering av silisiumet, hvilken kompaktering delvis skjer ved å benytte trykkfallet over et filter (2) for utgangsgasser fra reaktoren, idet silisiumpulveret føres langs en kanal (10) mot en utgang (1) av en reaktor,karakterisertved i det minste et stempel (3) anordnet i gassutgangen (1) for mekanisk kompaktering av silisiumpulveret, idet filteret (2) er anordnet på stempelet (3), hvilket filter (2) er permeabelt for gassene, men samler opp pulveret.

2. Anordning i henhold til krav 1,karakterisert vedat et stempel (4) er aksialt motsatt anordnet av stempelet (3) for kompaktering av pulveret mellom stempelet (3) og stempelet (4), idet stemplene (3,4) er anordnet i en felles rett kanal (5).

3. Anordning i henhold til et krav 2,karakterisert vedat en utskiftbar beholder (6) er tilknyttet kanalene (5, 10) via en vertikal kanal (7) som fordelaktig er anordnet i en vinkel i forhold til kanalen (5), idet det kompakterte pulveret transporteres til beholderen (6) ved skyving av stempelet (3) innover i kanalen (5) samtidig som stempelet (4) trekkes tilbake i kanalen (5) og til utgangsposisjon., og at det kompakterte pulveret således faller ned i beholderen (6) via kanalen (7) ved gravitasjonens virkning.

4. Anordning i henhold til krav 3,karakterisert vedat beholderen (6) er utstyrt med et spjeld (8) og en gassluse, idet beholderen (6) kan byttes ut uten å endre atmosfæren i reaktoren eller i beholderen (6).

5. Anordning i henhold til et hvilket som helst av de ovenstående krav,karakterisert vedat det i tilknytning til kanalen (10) er tilveiebrakt en omløpskanal (9) for utskilling av store partikler eller partikkelagglomerater fra hovedgasstrømmen og tilbakeføring av disse til filteret (2).

6. Anordning i henhold til krav 5,karakterisert vedat det i kanalen (10) er anordnet en sikt (11) som i strømningsretningen er etterfulgt av et hulfiberfilter (12).

7. Anordning i henhold til krav 6,karakterisert vedat en inngang til omløpskanalen (9) er anordnet i en vinkel, fordelaktig ca. 90°, i forhold til kanalen (10), og med sikten (11) i det vesentlige i flukt med kanalens (10) innervegg.

8. Anordning i henhold til et hvilket som helst av kravene 6 til 7,karakterisert vedat det i en blindende av omløpskanalen (9) er anordnet et stempel (14) for skraping av de store partikler eller partikkelagglomerater vekk fra en overflate av sikten (11), gjennom et gasstett spjeld (15) motsatt anordnet i inngan-gen til omløpskanalen (9), hvoretter nevnte store partikler eller partikkelagglomerater fortsetter ned langs omløpskanalen (9), ut i en kanal (5) og til filteret (2).

9. Anordning i henhold til et hvilket som helst av kravene 6 til 8,karakterisert vedat det i tillegg til en gassutgang (1) i tilknytning til filteret (2) er anordnet en gassutgang (13) i tilknytning til hulfiberfilteret (12).

10. Anordning i henhold til et hvilket som helst av kravene 1 til 4,karakterisert vedat det i kanalen (10) er anordnet et hulfiberfilter (12).

11. Fremgangsmåte for kompaktering av silisiumpulver i en free space-reaktor for å minimere oksidering av silisiumet, innbefattende trinnene: å føre silisiumpulveret langs en kanal (10) mot en utgang (1) av reaktoren; å avsette silisiumpulveret på et filter (2) for utgangsgasser fra reaktoren,karakterisert veddet ytterligere trinn å kompaktere silisiumpulveret mekanisk med i det minste ett stempel (3) anordnet igassutgangen(l).

12. Fremgangsmåte i henhold til krav 11,karakterisertv e d å skyve et stempel (4) motsatt aksialt anordnet i forhold til stempelet (3) mot stempelet (3), idet stemplene (3,4) er anordnet i en felles rett kanal (5) anordnet i en vinkel i forhold til kanalen (10).

13. Fremgangsmåte i henhold til krav 11 og 12,karakterisertved å utskille store partikler eller partikkelagglomerater fra hovedgassta-ømmen fra kanalen (10) gjennom en omløpskanal (9) og tilbakeføre nevnte store partikler eller partikkelagglomerater til kanalen (5) og filteret (2), idet hovedgasstrømmen fører med seg små partikler gjennom et filter (12) og til filteret (2).

14. Fremgangsmåte i henhold til krav 13,karakterisertved å sikede store partikler eller partikkelagglomerater avsatt foran filteret (12) inn gjennom et gasstett spjeld (15) og til omløpskanalen (9) med et stempel (14).